CN110402190B - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

机器人系统能够将向臂安装的相机的位置变更为多个位置。另外，机器人系统按多个位置中的各位置存储臂与相机之间的偏移信息。并且，机器人系统使臂向根据与所选择的相机的安装位置对应的偏移信息而偏移后的位置移动。由此，机器人系统即使在相机的安装位置产生了变更的情况下，也不需要麻烦的示教而能够在拍摄时使相机移动至适当的位置来进行拍摄。

Description

机器人系统
技术领域
本说明书公开一种具备多关节机器人和相机的机器人系统。
背景技术
以往，提出有具备多关节机器人和设于该机器人的前端部的相机，并使用多关节机器人和相机来计测车身部件(工件)的基准位置的机器人系统(参照例如专利文献1)。通过在待进行车身部件(工件)的计测的基准位置周边施加标记，并使多关节机器人前端的相机相对于基准位置进行对位，且在相机坐标上读取施加于基准位置的周边的标记来进行基准位置的计测。相机相对于基准位置的对位通过机器人示教来进行。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平1-207610号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，例如在以多台多关节机器人配合进行预定作业的方式构建的机器人系统中，为了避免安装于多关节机器人的相机与其他多关节机器人产生干扰，有时不得不变更相机的安装位置。在这样的机器人系统中，当相机的安装位置产生了变更时，多关节机器人和相机的位置关系变化，相机的拍摄范围改变。因此，存在操作人员需要每次进行示教，不得不付出大量劳力这样的问题。
本公开的主要目的在于提供即使安装于多关节机器人的相机的位置产生变更也不会对操作人员强加麻烦的作业而能够在拍摄时使相机移动至适当的位置的机器人系统。
用于解决课题的技术方案
本公开为了实现上述主要目的而采取以下的技术方案。
本公开是能够将安装于多关节机器人的臂上的相机的位置变更为预先决定的多个位置的机器人系统，主旨在于具备：存储装置，按上述多个位置中的各位置来预先存储上述臂与上述相机之间的偏移信息；及控制装置，在通过上述相机拍摄对象物的情况下，从上述存储装置读出与上述相机的安装位置对应的偏移信息，并基于所读出的该偏移信息来控制上述多关节机器人，以使上述臂移动并通过上述相机拍摄拍摄对象物
该本公开的机器人系统按能够安装相机的多个位置中的各位置地将多关节机器人与相机之间的偏移信息存储于存储装置。并且，机器人系统使臂向根据与所选择的相机的安装位置对应的偏移信息而偏移后的位置移动。由此，机器人系统即使在相机的安装位置产生了变更的情况下，也不需要麻烦的示教而能够在拍摄时使相机移动至适当的位置来进行拍摄。
附图说明
图1是表示机器人系统10的结构的概略的结构图。
图2是表示机器人20的结构的概略的结构图。
图3是表示机器人20与控制装置70之间的电连接关系的框图。
图4A是表示向臂22的前端部的前表面侧安装相机24的状况的说明图。
图4B是表示向臂22的前端部的背面侧安装相机24的状况的说明图。
图4C是表示向臂22的前端部的右表面侧安装相机24的状况的说明图。
图4D是表示向臂22的前端部的左表面侧安装相机24的状况的说明图。
图5是表示相机24的偏移信息的说明图。
图6是表示拍摄处理的一个例子的流程图。
具体实施方式
接下来，参照附图来对用于实施本公开的发明的实施方式进行说明。
图1是表示机器人系统10的结构的概略的结构图。图2是表示机器人20的结构的概略的结构图。图3是表示机器人20与控制装置70之间的电连接关系的框图。另外，在图1中，左右方向是X轴方向，前后方向是Y轴方向，上下方向是Z轴方向。
机器人系统10是对工件W进行预定作业的作业系统。另外，作为预定作业，能够举出拾取工件的拾取作业、将工件放置于预定位置的放置作业及将工件组装于预定位置的组装作业等。
如图1所示，机器人系统10具备：输送装置12，设置于作业台11的大致中央，并沿着X轴方向(左右方向)输送工件W；多个(2台)机器人20，沿着工件W的输送方向排列配置并配合地对该工件W进行作业；及控制装置70(参照图3)，控制各机器人20。
输送装置12是带式输送装置，将载置在传送带上的工件W在图1中从左向右(X轴方向)输送。
如图2所示，机器人20均具备五轴的垂直多关节臂(以下称为臂)22。各臂22具有六个连杆(第一～第六连杆31～36)及将各连杆以能够旋转或者能够回旋的方式连接的五个关节(第一～第五关节41～45)。在各关节(第一～第五关节41～45)设有驱动对应的关节的马达(伺服马达)51～55及检测对应的马达的旋转位置的编码器(旋转式编码器)61～65。
在臂22的前端连杆(第六连杆36)能够拆装作为端部执行器的作业工具。另外，作为作业工具，能够举出电磁卡盘、机械卡盘、吸嘴等。安装于前端连杆的工具根据作业对象的工件W的形状和材料地适当选择。
本实施方式的臂22能够在以从正面观察机器人20的前(近前)后(深处)的方向为Y轴、以机器人20的上下方向(第一关节41的旋转轴的延伸方向)为Z轴、以与Y轴及Z轴正交的方向为X轴的三维空间内移动。此外，臂22能够进行绕着Z轴的旋转方向(RC)的移动和绕着X轴的旋转方向(RB)的移动。
另外，如图1所示，在臂22的前端部(第五连杆35)安装有相机24。相机24用于为了识别由输送装置12输送的工件W的位置及姿势等而拍摄该工件W等而使用。图4A是表示向臂22的前端部的前表面侧安装相机24的状况的说明图。图4B是表示向臂22的前端部的背面侧安装相机24的状况的说明图。图4C是表示向臂22的前端部的右表面侧安装相机24的状况的说明图。图4D是表示向臂22的前端部的左表面侧安装相机24的状况的说明图。如图4A～图4D所示，第五连杆35具有相邻的面相互正交的四个安装面(第一～第四安装面35a～35d)。相机24经由托架26或27而安装、固定于第五连杆35的四个安装面中的任一个安装面。即，如图4A所示，托架26使用螺栓等而安装于相机24的安装面24a和第五连杆35的第一安装面35a，由此相机24被固定在第五连杆35的正面侧的位置。另外，如图4B所示，托架27使用螺栓等而安装于相机24的安装面24a和第五连杆35的第二安装面35b，由此相机24被固定在第五连杆35的背面侧的位置。此外，如图4C所示，托架26使用螺栓等而安装于相机24的安装面24a和第五连杆35的第三安装面35c，由此相机24被固定在第五连杆35的右表面侧的位置。另外，如图4D所示，托架26使用螺栓等而安装于相机24的安装面24a和第五连杆35的第四安装面35d，由此相机24被固定在第五连杆35的左表面侧的位置。另外，在将相机24固定在第五连杆35的背面侧的位置的情况下使用的托架27形成为与在其他位置进行固定的情况下使用的托架26不同的形状，以避免相机24与臂22相互干扰。
这样，本实施方式的机器人20构成为能够从四个位置(前表面侧、背面侧、右表面侧及左表面侧)中选择向臂22的前端部(第五连杆35)安装的相机24的位置。因此，例如如图1所示，在相互配合地进行作业的两台机器人20沿着左右排列配置的情况下，配置于右侧的机器人20在臂22(第五连杆35)的右表面侧安装相机24。另外，配置于左侧的机器人20在臂22(第五连杆35)的左表面侧安装相机24。由此，能够防止安装于一个机器人20的臂22的相机24与另一个机器人20的臂22产生干扰。
如图3所示，控制装置70构成为以CPU71为中心的微处理器，除了CPU71之外，还具备ROM72、HDD73、RAM74、未图示的输入输出接口等。另外，HDD73存储有机器人20的动作程序和用于处理由相机24拍摄到的图像的图像处理程序等。向控制装置70输入来自相机24的图像信号、来自编码器61～65的检测信号、来自输入装置75的输入信号等。输入装置75是例如键盘、鼠标等供操作人员进行输入操作的输入设备。另外，从控制装置70输出对于输送装置12的控制信号、对于相机24的驱动信号、对于马达51～55的驱动信号、对于输出装置76的输出信号等。输出装置76是例如液晶显示器等用于显示各种信息的显示设备。
在ROM72中存储有与相机24相关的相机相关信息。相机相关信息除了包含相机24的分辨率等信息以外，还包含偏移信息。图5是表示相机24的偏移信息的说明图。偏移信息是包含从臂22的正交坐标系中的原点(第六连杆36的前端)至相机24的拍摄中心为止的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各方向上的偏移量的信息。该信息按相机24的各安装位置CP(前表面侧、背面侧、右表面侧及左表面侧)建立对应并预先存储于ROM72。
控制装置70通过驱动控制机器人20的各马达51～55，使安装于臂22的前端连杆(第六连杆36)的作业工具向工件移动，使用作业工具对工件进行预定作业。具体而言，控制装置70取得用于对工件进行作业的作业工具的目标位置(X，Y，Z)及目标姿势(RB，RC)。接着，控制装置70使用公知的DH参数等将所取得的目标位置(X，Y，Z)及目标姿势(RB，RC)坐标转换为臂22的各关节的目标位置(目标角度)。并且，控制装置70以使各关节的位置(角度)与坐标转换后的目标位置(目标角度)一致的方式驱动控制对应的马达51～55并且以对工件进行作业的方式驱动控制作业工具。
图6是表示由控制装置70的CPU71执行的拍摄处理的一个例子的流程图。该拍摄处理是用于在上述预定作业执行前通过相机24拍摄作业对象的工件而识别其位置和姿势的处理。
当执行拍摄处理时，控制装置70的CPU71首先输入目标拍摄位置(Xp，Yp，Zp)和相机安装位置CP(S100)。在此，目标拍摄位置(Xp，Yp，Zp)被规定为基于输送装置12的工件的输送位置的上方。臂22相对于目标拍摄位置(Xp，Yp，Zp)的对位例如能够通过操作人员利用手动操作使机器人20的臂22移动并将该动作连续地记录于记录装置，并使记录的动作再现的示教作业来进行。另外，相机安装位置CP由操作人员根据实际安装的相机24的位置(第五连杆35的前表面侧、背面侧、右表面侧及左表面侧)，使用输入装置75进行选择。
接着，CPU71从ROM72读出与输入的相机安装位置CP对应的偏移信息(ΔX，ΔY，ΔZ)(S110)。另外，CPU71将使目标拍摄位置(Xp，Yp，Zp)基于偏移信息(ΔX，ΔY，ΔZ)而沿着X、Y及Z方向分别偏移了ΔX、ΔY、ΔZ后的位置设定为目标臂位置(Xa，Ya，Za)(S120)。并且，CPU71使用公知的DH参数等将目标臂位置(Xa，Ya，Za)坐标转换为各马达51～55的目标位置(目标角度)(S130)，并基于坐标转换后的各目标位置来驱动控制对应的马达51～55(S140)。这样，CPU71设定使目标拍摄位置(Xp，Yp，Zp)向与相机安装位置CP对应的偏移方向偏移了偏移量后的目标臂位置(Xa，Ya，Za)，并使臂22向目标臂位置(Xa，Ya，Za)移动。由此，无论相机24的安装位置CP如何，都能够使相机24的拍摄中心移动至拍摄位置(工件的输送位置的上方)。
并且，CPU71驱动相机24而拍摄工件(S150)，并处理工件的拍摄图像，由此识别出该工件的位置及姿势(S160)，并使拍摄处理结束。
在此，对实施方式的主要的要素和发明的发明内容部分记载的发明的主要的要素的对应关系进行说明。即，相机24相当于相机，ROM72相当于存储装置，执行图6的拍摄处理的控制装置70(CPU71)相当于控制装置。另外，托架26、27相当于托架，臂22的第五连杆35的第一～第四安装面35a～35d相当于被安装部。
以上说明的机器人系统10能够将向臂22安装的相机24的位置变更为多个位置(第五连杆35的前表面侧、背面侧、右表面侧及左表面侧)。另外，机器人系统10按每多个位置中的各位置存储臂22与相机24之间的偏移信息(偏移方向及偏移量)。并且，机器人系统10使臂向根据与所选择的相机24的安装位置CP对应的偏移信息而偏移后的位置移动。由此，在机器人系统10中，即使相机24的安装位置CP发生了变更的情况下，也不需要麻烦的示教而能够在拍摄时使相机24的位置移动至适当的位置来进行拍摄。
在本实施方式中，臂22(第五连杆35)具有能够供相机24安装的四个安装位置(第一～第四安装面35a～35d)。但是，相机24的安装位置的数量只要为两个以上，可以是任何数量。在该情况下，控制装置70存储与相机24的安装位置的数量对应的偏移信息(偏移方向、偏移量)即可。
在本实施方式中，机器人20设为具备五轴的垂直多关节臂22。但是，多关节臂不限于五轴，例如也可以是具有六轴以上的结构。
另外，本发明不受上述实施方式作任何限定，只要属于本公开的发明的技术范围则能够以各种方式实施，这是不言而喻的。
工业上的有用性
本公开能够利用于机器人的制造产业等。
附图标记说明
10...机器人系统；11...作业台；12...输送装置；20...机器人；22...臂；24...相机；24a...安装面；26、27...托架；31...第一连杆；32...第二连杆；33...第三连杆；34...第四连杆；35...第五连杆；35a...第一安装面；35b...第二安装面；35c...第三安装面；35d...第四安装面；36...第六连杆；41...第一关节；42...第2关节；43...第三关节；44...第四关节；45...第五关节；51～55...马达；61～65...编码器；70...控制装置；71...CPU；72...ROM；73...HDD；74...RAM；75...输入装置；76...输出装置。

Claims (3)

1.一种机器人系统，能够将安装于多关节机器人的臂上的相机的位置变更为预先规定的多个位置，所述机器人系统的特征在于，具备：
存储装置，按所述多个位置中的各位置来预先存储正交坐标系中的从所述臂的前端连杆的前端到所述相机的拍摄中心为止的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各方向上的偏移量；及
控制装置，从所述存储装置读出与所述相机的安装位置对应的所述偏移量，使所述臂移动到相对于目标拍摄位置偏移了所述偏移量的目标臂位置。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，
所述相机能够安装于所述臂的前端部的前表面侧、背面侧、左表面侧及右表面侧中的任一面侧。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其中，
即使在变更了所述相机的安装位置的情况下，也无需进行示教，而是使所述臂移动到基于与变更后的位置对应的所述偏移量而使所述目标拍摄位置偏移后的位置来进行所述相机的拍摄。
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